تحليل و بررسي بارگذاري انفجاري سازه هاي زيرزميني بتن مسلح تحت اثر انفجار مدفون

Analysis of the Effect of Buried Explosive Loading on Underground Reinforced Concrete Structures

امروزه براي طراحي سازه‌هاي زيرزميني افزون بر بارهاي رايج نظير زلزله، بارگذاري انفجاري نيز در نظر گرفته مي‌شود. اغلب سازه‌هاي زيرزميني در سراسر جهان دريك عمق ايمن در داخل خاك احداث مي‌گردند. به عمقي از زمين كه در آن سازه زيرزميني تحت اثر نيروهاي انفجار آسيبي دريافت ننمايد، ايمن اطلاق مي‌شود. علت استفاده از عمق خاك در طراحي و احداث سازه­هاي زيرزميني بهره هرچه بيشتر از خاصيت تكيه‌گاهي خاك اطراف سازه و حداقل رساندن نيروي وزن سازه و هم‌چنين استفاده از خاصيت ميرايي خاك جهت كاهش دامنه موج شوك ناشي از انفجار سلاح‌هاي نفوذكننده دقيق مي‌باشد. بارگذاري انفجاري اين سازه‌ها معمولاً بر اساس روابط و آئين‌نامه‌هاي حاصل از پژوهش­هاي نظري و تجربي انجام مي‌گيرد. از طرفي روش‌هاي عددي و استفاده از نرم‌افزارهاي اجزاء محدود نيز در محاسبه بار انفجاري وارد بر اين سازه‌ها رواج پيدا كرده است. در اين پژوهش اثرات انفجار مدفون بر روي يك سازه زيرزميني بتن مسلح به روش عددي و تحليلي بررسي شده‌است. شبيه‌سازي عددي با استفاده از نرم‌افزار اجزاء محدود اتوداين انجام گرفته است. به منظور تحليل نحوه بارگذاري انفجاري و پاسخ سازه زيرزميني، اثر وزن ماده منفجره و عمق دفن سازه مورد بررسي قرار گرفته‌است. به علاوه نتايج عددي نيز با روابط ارائه‌ شده در منابع معتبر علمي و دستورالعمل كشور امريكا براي طراحي اين نوع از سازه‌ها مقايسه گرديده است. در انتها با توجه به نتايج پژوهش انجام گرفته در راستاي بهبود بارگذاري سازه‌هاي مذكور تحت اثر انفجار در داخل خاك در طراحي‌ها، پيشنهاد مي‌گردد از اعمال ضريب افزايشي به چنين بارهايي اجتناب شود.

Nowdays, for the designing of underground structures in addition to common loads such as earthquakes, explosives loading is considered. Most of these structures around the world are constructed in a safe depth in the soil. The depth of earth where underground structure under explosive forces does not receive damage, called “safe”. The depth in design and construction of underground structures for use more of the anchor properties of the soil around the structure and minimize the structural weight and also using the damping properties of the soil to reduce the shock wave caused by the explosion of the exact penetrating weapons. Usually explosive loading of these structures is based on the relations and procedures from theoretical and experimental research. Also the numerical methods and using finite element softwares to calculate the explosion load of these structures has been prevalent. In this study the effects of buried explosion on a reinforced concrete underground structure is investigated numerically and analytically. The numerical simulation was carried out using finite element software AUTODYN. In order to analyze the how to explosive loading and underground structure response, the effect of weight of explosive and buried depth of structures was investigated. Additionally, numerical results with relations that presented in reliable scientific resources and US instructions for designing this type of structures were compared. Finally, according to the results of research, in order to improve the designing of these structures under explosion loading in soil, it’s suggested that the incremental factor doesn’t apply to such loads.